| 研究課題/領域番号 |
11694064
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
核融合学
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
小川 雅生 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 教授 (60016863)
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| 研究分担者 |
長谷川 純 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 助手 (90302984)
小栗 慶之 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 助教授 (90160829)
堀岡 一彦 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (10126328)
宮本 修治 姫路工業大学, 高度産業科学研究所, 助教授 (90135757)
中島 充夫 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助手 (30198098)
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| 研究期間 (年度) |
1999 – 2000
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| 研究課題ステータス |
完了 (2000年度)
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| 配分額 *注記 |
7,500千円 (直接経費: 7,500千円)
2000年度: 4,100千円 (直接経費: 4,100千円)
1999年度: 3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
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| キーワード | 重イオン / プラズマ / エネルギー損失 / 阻止能 / Zピンチ / 核融合 / ストッピングパワー / レーザイオン源 |
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| 研究概要 |
重イオン慣性核融合の燃料標的の設計において鍵となる重イオンと高温プラズマの相互作用について実験的研究を行った。高温プラズマ中での重イオンのエネルギー損失は、自由電子の寄与により常温物質中におけるエネルギー損失よりも増大することが理論的に予想されている。そこで、東京工業大学・原子炉工学研究所のタンデム型静電加速器からの低速重イオンビーム(^<12>C,^<16>O)を水素とリチウムからなるレーザー生成プラズマに入射し、エネルギー損失測定と荷電状態分布測定を行った。その結果、プラズマ効果による重イオンのエネルギー損失の増大を観測することに国内で初めて成功した。また、プラズマを通過した重イオンの平均荷電数は常温物質を通過した場合に比べて上昇していることが分かり、エネルギー損失の増大は重イオンの有効電荷がプラズマ中で増大することが主な原因であることを実験的に確認した。その結果を電離・再結合レート方程式に基づく理論計算と比較し、5%の誤差で一致することを示した。
より高速の重イオンに対するプラズマの阻止能を調べるために、放射線医学総合研究所のHIMAC加速器からの鉄イオンをZピンチ高密度プラズマに入射し、そのエネルギー損失を測定した。低速重イオンを用いた実験と同様にプラズマ効果によるエネルギー損失の増大を観測することに成功した。また、入射イオンの価数を21+〜25+まで変化させてプラズマ標的の厚みを評価した結果、電離・再結合レート方程式を用いた理論的予測とほぼ一致することが明らかになり、理論計算の妥当性を確認することができた。
新しいプラズマ標的として、固体水素に高強度CO_2レーザーを照射し、高密度水素プラズマの生成実験を行った。分光診断の結果、電子密度は10^<17>cm^<-3>程度にとどまったが、レーザースポットの最適化や、さらに高強度・短波長のレーザーを用いることで、従来よりも高密度のプラズマ標的を生成できる見通しを得た。
一方、海外の共同研究者とは国際会議等を通じて盛んに研究交流を行った。研究分担者の一人であるU.Neunerを日本に招聘し、共同実験、国際会議等を通じて情報交換を行った。また、日本側からも小川、小栗、長谷川らが、国際会議への参加や共同研究先であるドイツ重イオン科学研究所の訪問などを通じて、研究成果についての情報交換を頻繁に行った。
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